Chapter 17 Cytoskeleton Cytoskeleton = solun sisäinen tukiranka Mitä tämä tarkoittaa? Mitä osia tukirankaan kuuluu? Mistä se koostuu? Copyright 2019 W. W. Norton & Company 1
Solunetistä: Solun sisäinen tukiranka koostuu erilaisista proteiinisäikeistä. Niitä ovat mikrotubulukset, mikrofilamentit ja välikokoiset säikeet. Lisäksi solukalvon tukena on verkkomainen solukuorikko. Erilaiset säikeet muodostavat yhdessä monimutkaisen verkoston, joka kiinnittyy sekä tumaan että solukalvoon ja auttaa säilyttämään solun muodon. Mikrotubulukset toimivat myös tukena solunsisäiselle kuljetukselle. Mikrofilamentit puolestaan mahdollistavat solun liikkeen (mm. lihassolussa). Mikrofilamentit ja mikrotubulukset hajoavat ja muodostuvat nopeasti uudelleen solun tarpeiden mukaan, kun taas välikokoiset filamentit ovat pysyvämpiä rakenteita. Copyright 2019 W. W. Norton & Company INTERMEDIATE FILAMENTS MICROTUBULES ACTIN FILAMENTS MUSCLE CONTRACTION CHAPTER CONTENTS 2
3
4
https://www.khanacademy.org/testprep/mcat/cells/cytoskeleton/v/introduction-to-cytoskeleton Copyright 2019 W. W. Norton & Company 5
INTERMEDIATE FILAMENTS Intermediate Filaments Are Strong and Ropelike Intermediate Filaments Strengthen Cells Against Mechanical Stress The Nuclear Envelope Is Supported by a Meshwork of Intermediate Filaments Linker Proteins Connect Cytoskeletal Filaments and Bridge the Nuclear Envelope Nimensä ne ovat saaneet läpimitastaan (10 nm), jonka puolesta ne sijoittuvat mikrotubulusten (25 nm) ja mikrofilamenttien (5 nm) väliin. Välikokoiset filamentit muodostavat säikeitä siten, että kaksi suoraa proteiinia asettuu vierekkäin dimeeriksi, tämän jälkeen kaksi dimeeriä asettuu protofilamentiksi (tetrameeri), kaksi protofilamenttia asettuu protofibrilliksi ja neljä protofibrilliä viimein muodostaa välikokoisen filamentin. (kuva kirjassa) Välikokoisten filamenttien säierakenteet eivät ole yhtä dynaamisesti muuttuvia kuin mikrotubulusten ja mikrofilamenttien säikeet. Fosforylaation avulla ne kuitenkin voidaan purkaa, esimerkiksi tuman lamiinien fosforylaatio mitoosin alkuvaiheessa saa aikaan tumakotelon purkautumisen. Copyright 2019 W. W. Norton & Company 6
7
INTERMEDIATE FILAMENTS Intermediate Filaments Strengthen Cells Against Mechanical Stress Solunetti Kudos Filamentti Molekyylipaino (Da) Mesenkyymi Vimentiini 58,000 Lihaskudos Desmiini 55,000 Hermosolun tukisolu Hapan säikeinen gliaproteiini 51,000 Hermosolu Neurofilamentti I 70,000 Epiteelisolu Tuma Neurofilamentti II 150,000 Neurofilamentti III 200,000 Sytokeratiinit 40,000-67,000 (useita) Lamiinit A, B ja C Copyright 2019 W. W. Norton & Company 8
INTERMEDIATE FILAMENTS The Nuclear Envelope Is Supported by a Meshwork of Intermediate Filaments 9
10
Progeria Copyright 2019 W. W. Norton & Company (A) In a normal cell, the protein lamin A (green) is assembled into a uniform nuclear lamina inside the nuclear envelope. (B) In a cell with a lamin A mutant that is found in patients with progeria, the nuclear lamina is defective, resulting in structural defects in the nuclear envelope. (C) Children with progeria begin to show features of advanced aging early in life. Mikä aiheuttaa progerian solutasolla? Mikä on lamiinien tehtävä? 11
INTERMEDIATE FILAMENTS Linker Proteins Connect Cytoskeletal Filaments and Bridge the Nuclear Envelope 12
MICROTUBULES Microtubules Are Hollow Tubes with Structurally Distinct Ends The Centrosome Is the Major Microtubule-organizing Center in Animal Cells Microtubules Display Dynamic Instability Dynamic Instability Is Driven by GTP Hydrolysis Microtubules Organize the Cell Interior Motor Proteins Drive Intracellular Transport 13
14
sentrosomi tumasukkula 15
Cilium = värekarva MICROTUBULES Microtubules Are Hollow Tubes with Structurally Distinct Ends 16
MICROTUBULES The Centrosome Is the Major Microtubule-organizing Center in Animal Cells 17
MICROTUBULES Microtubules Display Dynamic Instability 18
MICROTUBULES Dynamic Instability Is Driven by GTP Hydrolysis 19
20
MICROTUBULES Microtubules Organize the Cell Interior 21
MICROTUBULES Motor Proteins Drive Intracellular Transport 22
Kinesiini ja dyneiini, moottoriproteiineja ATP, ADP Copyright 2019 W. W. Norton & Company 23
24
MICROTUBULES Microtubules and Motor Proteins Position Organelles in the Cytoplasm 25
Video: organelle movement on microtubules Copyright 2019 W. W. Norton & Company ACTIN FILAMENTS Actin Filaments Are Thin and Flexible Actin and Tubulin Polymerize by Similar Mechanisms Many Proteins Bind to Actin and Modify Its Properties A Cortex Rich in Actin Filaments Underlies the Plasma Membrane of Most Eukaryotic Cells Cell Crawling Depends on Cortical Actin Actin-binding Proteins Influence the Type of Protrusions Formed at the Leading Edge Extracellular Signals Can Alter the Arrangement of Actin Filaments Actin Associates with Myosin to Form Contractile Structures 26
27
28
29
ACTIN FILAMENTS Actin Filaments Are Thin and Flexible 30
ACTIN FILAMENTS A Cortex Rich in Actin Filaments Underlies the Plasma Membrane of Most Eukaryotic Cells ACTIN FILAMENTS Cell Crawling Depends on Cortical Actin 31
ACTIN FILAMENTS Actin Associates with Myosin to Form Contractile Structures 32
33
34
MUSCLE CONTRACTION Muscle Contraction Depends on Interacting Filaments of Actin and Myosin Actin Filaments Slide Against Myosin Filaments During Muscle Contraction Muscle Contraction Is Triggered by a Sudden Rise in Cytosolic Ca 2+ Different Types of Muscle Cells Perform Different Functions MUSCLE CONTRACTION Muscle Contraction Depends on Interacting Filaments of Actin and Myosin 35
36
37
MUSCLE CONTRACTION Actin Filaments Slide Against Myosin Filaments During Muscle Contraction 38
39
MUSCLE CONTRACTION Muscle Contraction Is Triggered by a Sudden Rise in Cytosolic Ca 2+ Video: muscle contraction Copyright 2019 W. W. Norton & Company 40